淺析以太網煤礦數據采集系統的設計

張勇

摘要：在煤礦數據采集系統中應用工業以太環網技術和先進的控制技術，確保煤礦生產的安全性，同時提高煤礦的產量。SCADA系統作為新一代煤礦預警系統，在煤礦安全生產中發揮著重要作用。本文通過SCADA系統的組成結構進行分析，同時對其功能和設計流程進行闡述，同時確保系統快速傳遞信息，并且為煤礦安全生產進行預警，保證了煤礦生產的安全進行。

關鍵詞：數據采集 以太網 數據傳輸

1 概述

隨著經濟、科技的不斷發展與進步，在這種情況下，推動了煤礦企業生產規模的持續擴大，為了滿足煤炭資源的市場需求，同時確保煤礦安全生產的順利進行。對于煤礦企業來說，需要對電氣設備不斷加大投入的力度，使得煤礦企業所需的電氣設備朝著自動化、智能化方向發展。煤礦企業在生產過程中，為了確保安全的生產性，通常情況下，借助計算機網絡技術遠程監測監控和治理煤礦生產。

2 煤礦大型設備數據采集系統先容

2.1 整個系統結構先容

當前，對于易擴展且開放式的監控系統來說，在世界范圍內，工業環型以太網監測系統可以說是最為先進的解決方案，其中，SCADA系統最具代表性。在設計主干網的過程中，設備具有冗余性，同時具備糾錯能力，并且具備靈活性和可擴展性，進一步確保了系統的可靠性。對于主干網通常情況下采用光纖分布式數據接口進行連接，如圖1所示，給出了系統拓撲結構示意圖。

2.2 子系統結構

在設備數據采集原理方面，由于各子系統具有較強的相似性，為此，本文以副立井絞車房為例，對器分站的結構和組成進行說明。副立井系統圖如圖2：

圖2

煤礦企業通過該子系統，將絞車房與計算機互聯，通過監控室的相關設備實時的檢查和查閱絞車的運行狀態，同時對絞車運行時的各種運行參數通過畫面的形式進行自動監測和記錄，徹底解決操縱過程中遇到的難題。

3 各部分功能配置和通訊

3.1 各部分功能配置

①對于以太網煤礦數據采集系統圖來說，在運行過程中，通常情況下，中心控制系統的主要功主要表現為：顯示并控制運行設備的狀態，在整個網管SCADA系統中，中心控制系統處于核心地位，起著關鍵作用，在數據的安全性方面，中心控制系統的要求也是最高的。

②通常情況下，組態軟件監控軟件、以太網交換機等共同組成區域子系統，對當地的數據進行采集，并且實施智能化的管理和控制，通過PC機進行直接的顯示各設備的運行狀態。

③各個分站的功能包括：采集數據、存儲參數、故障報警等。在以太網交換機方面，系統中使用的交換機通常情況下由美國SIXNET公司生產的，該交換機具備容錯糾錯能力，并且構建的網絡穩定可靠。

3.2 系統通訊

3.2.1 在數據采集系統中，產業環形以太網實現遠程通訊。在系統中，由于采用了計算機網絡、光纖通訊等技術，在特殊安裝要求的煤礦（環境惡劣、職員設備分散）中，進一步搭建了一個符合防爆要求的井下互聯網，網速高達100Mbps。在礦井中，建立具有開放協議的產業數字網絡這是該系統的核心所在，進而為煤礦的綜合自動化創造了高速的信息平臺。

3.2.2 視頻系統、語音系統與設備運行狀態采集系統三系統合一。在整個系統中，系統控制中心處于核心地位，通過高速產業環型光纖以太網，將所有各監測分站的監測數據、視頻圖像，以及語音信息等傳送到中心，24小時實時在線監測全礦固定設備安全運行狀態，進一步對事故隱患進行預警。

4 軟件設計

在軟件使用方面，受地區差異的影響和制約下位機主要采用北京亞控科技發展有限公司的無窮點組態王King-

view6.51開發軟件、或者是256點的組態王開發軟件。對于無窮點組態王運行軟件來說，在上位機和其他具有訪問權限的治理層中得到廣泛的采用。目前，這種軟件在國內屬于比較領先的軟件，主要用于數據采集和監控。這種軟件的特點是功能強大，能夠進行自主開發，并支持相應的web上網。監控軟件的功能主要表現為：

①數據采集：對各主扇，空壓機的運行狀態等進行實時監測，并且能夠實時顯示其運行狀態圖，以及相應的運行參數值等。

②報警：報警功能這是組態王軟件自身所具備的，對

于報警來說，可以進行蜂叫報警，或者聲光報警，與各段數的設置值相比，當采集到的數據超出對應的數值時，就會發出報警，根據報警信息，操縱員或決策者采取相應的措施。

③遠程控制：在整個控制中，立井斜井處的控制最多，通常情況下主要是對電機和軸瓦間隙進行控制，通過控制各液壓閥，流量計等，進一步調整軸瓦間隙。

④記錄和查詢歷史數據：上位機能夠實時采集數據，并儲存到數據庫中，為進一步數據分析奠定基礎。

⑤操縱歷史記錄：對于每次的操縱記錄，組態王都能夠進行自動記錄，在實際治理過程中，通常情況下，只是具有相應權限的工作職員或者總工，才能夠對其進行操作。

⑥各報表能在線查詢并能打印：直接通過IP，組態王監控軟件可以訪問各個區的設備運行狀態。

⑦提供完善的在線幫助系統：系統運行過程中出現故障，這時組態王監控軟件提供在線幫助。

⑧設備治理：各設備的運行狀態能夠通過中心控制室進行觀察，其中包括具體設備的信息等，進而為設備治理提供方便。

5 結論

綜上所述，在產業以太環網的基礎上，本文提出了設計煤礦數據采集系統的方案，對于煤礦企業來說，通過使用產業以太環網產品，集視頻系統、語音系統和數據采集系統于一體，進而滿足了用戶的需要，同時確保了系統的穩定性。文中提出的SCADA系統，也是一種煤礦預警系統，煤礦企業通過使用該系統，確保了煤礦生產的安全性。

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